[发明专利]一种多分支水平井瓦斯抽采方案的评价方法

说明书

本发明提供一种多分支水平井瓦斯抽采方案的评价方法，涉及矿井瓦斯治理及利用技术领域。一种多分支水平井瓦斯抽采方案的评价方法，基于模糊结构元理论对模糊数进行表达和运算，构建多分支水平井的模糊产能计算公式；使用熵权法与判断矩阵法对评价指标组合赋权，将专家多年累计的经验与客观数据联系起来，充分考虑各评价指标对评价结果的综合影响及评价指标的模糊性问题，使多分支水平井瓦斯抽采方案的评价结果更加真实可靠。本发明提供的多分支水平井瓦斯抽采方案的评价方法，应用模糊数学的方法，摆脱了对数据非此即彼的精确性要求，能够选择出最适宜工作面瓦斯治理的抽采方案。

技术领域

本发明涉及矿井瓦斯治理及利用技术领域，尤其涉及一种多分支水平井瓦斯抽采方案的评价方法。

背景技术

瓦斯是制约我国煤炭生产安全的重要因素之一，随着煤矿开采深度的增加，煤层瓦斯增大，这种问题愈加突出。矿井瓦斯具有一定的两面性，在煤炭生产过程中可能会引起煤与瓦斯突出和矿井瓦斯爆炸，瓦斯的主要成分为甲烷，甲烷是主要的温室气体之一，其温室效应是二氧化碳的20倍，直接将其排放到空气里会产生强烈的温室效益；同时瓦斯也是一种清结能源，随着人们生活水平的提高，对能源的需求也变的越来越大，瓦斯不仅可以作为燃料，瓦斯爆炸能带来巨大能量还可以进行发电。我国矿井瓦斯抽采可分为三类：开采前瓦斯抽采、掘进过程中瓦斯抽采和开采后瓦斯抽采，其中开采前瓦斯抽采又包含三大类：地面钻井采前瓦斯抽采、本煤层采前瓦斯抽采和邻近层采前瓦斯抽采。在多种瓦斯抽采方法中地面钻井采前所抽气体瓦斯浓度最高，利用范围最广。

多分支水平井瓦斯抽采是地面钻井采前瓦斯抽采方法进行瓦斯抽采钻孔的主要布置方法，在多分支水平井施工过程中，由于多分支水平井结构复杂且需保持钻井水平段始终在煤层中，这对钻机的能力和工程师的技术水平提出了很高的要求。由于地质结构的影响煤层中常存在大量发育的机理和裂隙，在钻井过程中钻孔周围煤体卸压，钻孔开始变形，随着变形量的增大，钻孔周围出现拉应力，随之煤体裂隙变大，最终易导致钻孔的坍塌，造成重大经济损失。

综上可知，多分支水平井不仅能够增大井筒控制面积、提高瓦斯采出率，还具有工程投入大、钻进风险大的特点。因此，对多分支水平井瓦斯抽采方案进行施工前综合评价具有非常重要的意义。然而目前，多分支水平井瓦斯抽采方案的评价都是通过一个或者两个指标确定，且在对钻井的一个方面进行讨论和评价，也忽略了煤岩参数，具有一定模糊性。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种多分支水平井瓦斯抽采方案的评价方法，充分考虑评价指标的模糊性问题及各评价指标对评价结果的综合影响，从待选瓦斯抽采方案中选取出最优的瓦斯抽采方案。

一种多分支水平井瓦斯抽采方案的评价方法，包括以下步骤：

步骤1：构建多分支水平井瓦斯抽采方案的评价指标体系；

多分支水平井瓦斯抽采方案的评价指标包括：煤层瓦斯治理效果、瓦斯抽采时间、钻井产量、钻井施工难度、环境影响及工程费用；

步骤2：计算多分支水平井瓦斯抽采待评价方案的模糊产能：

通过查阅煤矿资料或者通过测量方法获得目标煤层瓦斯抽采参数和煤岩参数，包括恒压边界处煤层瓦斯压力煤层水平方向渗透率煤层垂直方向渗透率煤层渗透率比例系数瓦斯动力粘性系数煤层厚度和钻井到煤层顶板的距离以上各参数均为三角模糊数，同时还包括标态温度T、煤层温度T_sc、煤层中气体压缩因子Z和标态气体压缩因子Z_sc；

根据目标煤层瓦斯抽采参数、煤岩参数及瓦斯抽采待评价方案的钻井参数，得到多分支水平井瓦斯抽采方案的模糊产能模糊产能的计算公式如下式所示：